专利名称：用于分拣大致扁平且轻质物品的气动流束的方法和装置的制作方法
用于分拣大致扁平且轻质物品的气动流束的方法和装置 背景技术本发明涉及用于分拣气动流束的方法，所述气动流束为变化尺寸 的大致扁平且轻质的物品的气动流束，通过执行检测，优选为光学检 测，据此发现不合格物品并从流束中去除后者。这些物品可由基于农 业的生产过程或其他来源产生，待分拣产品的 一个主要例子是烟草制 品，如烟叶或从烟叶中剪切的部分或烟梗。这些产品一旦打包就被运 走，接着这些产品被处理用于再次将其分离。所考虑产品的合格颗粒的通常尺寸为不限制长度且宽度在1至500毫米范围内。烟草相对较 昂贵，分离出的产品可能具有各种不合格烟草特性的物质，以及非烟 草本身的各种类别，例如可以引入产品的逐个等级。应注意，"光学，， 意味着"辐射"，因此包括使用肉眼不可见的辐射。另外，利用其他技 术如声波进行检测也是可行的。现有技术已经认识到自动分拣在技术上和经济上的优势，但是本 发明者已经认识到最佳结构将需要至少部分，但不必是下述的全部特 征用一个或多个横过物品运动方向布置的相对成直线的行扫描摄像 机检观'J;将不合格物品以这种方式定向使得检测设备会发现有问题物品的 最大面积，同时只用很少或不用移动部件引进并维持这种方向；物品运动速度和气体速度可调且相对一致，因为相对较低的速度 可使数据处理变得容易，而高速将增加产量，且只需要很少的移动部 件从而能取得低的噪音水平；将该装置设计成通过基本封闭的通道以及使得环境尘埃水平保持 在低值的可能性；特别是对于像烟草这类产品这很有好处；通过连接到该通道的抽空设备去除不合格物质；
在基本平直的，特别是垂直的运动中进行检测和分离，因为这将趋于维持颗粒方向；自由落下是最有利的，因为这样趋于得到均一的颗粒速度，特别是在与去除颗粒的气体抽吸相结合时；并将整个装置的堵塞风险保持在可接受的低值。现在特别地，授权给Eason的美国专利No.5，862，919揭示了通过 水平传动带供给而分拣颗粒的方法，在颗粒下落轨迹中通过选择性地 启动气体喷射器分离合格和不合格物品，其下落轨迹总是略微偏离直 线。本发明者已经发现，在合格物品的检测段和输送段作直线运动更 好，以便准确发现并准确去除颗粒。另外，颗粒的自由运动允许双侧 目视检测。此外，这可与检测前更好地定向颗粒相结合，从而将得到 更好的结果。 发明内容因此，其中，本发明的一个目的是在特有的分拣水平和所有操作 水平上提供可靠的方法。因此，按照本发明的一个方面，本发明方法的特征如权利要求1 的特征部分所述。该方法优选特别选定尺寸以适用于分拣烟草产品， 如烟叶或烟叶的部分或烟梗。优选采用的检测方法为光学检测。本发明还涉及实现权利要求1所述方法的装置，具体如权利要求 5所述。本发明另外的有益方面在从属权利要求中记载。
本发明的这些和其他特征、方面和优点将通过参照本发明的实施 例特别是附图在下文中详细描述，其中 图l是本发明分拣系统的整体结构； 图2是本发明特有的分拣设备部分的放大图； 图3是物品运送通道壁，具有延伸部分以阻止物品沿通道壁移动； 图4是本发明另一种分拣系统的整体结构； 图5是图4所示系统的一部分的放大图；图6是图5所示部分在不同高度的两个横截面。
具体实施例方式
图1大体上示出了本发明分拣装置的整体结构。应当注意，该结 构个别部件的安装配置可以根据要求(产品、空间等等)作出修改， 例如采用"开放通道"构造时(参见下面进一步的描述)。如图所示，在该配置中，机器的总长度约为17米。部件20是供送物品的供料传送 带。为了清楚，图中未示出提供烟草分离等所产生的特有物品。在标 记22处，物品从传送带落下并进入输送系统中，在该实施例中，输送 系统以基本封闭的空气运送管道为中心。为此，进料滑槽21向传送带 侧开放，颗粒从该进料滑槽落下。输送空气循环通过倾斜板23的各个 开口，尽管原则上也可以采用另一种气体或气体混合物。开口和其他 未详细示出的入口的尺寸和分布将提供合适的供料速度，以便使物品 或产品相互独立地通过装置通道。另外，通过滑槽21交换的净空气应 当保持在低水平，以维持尘埃损失和引入空气量在低水平。 一种实现 方式是保持系统内部的局部气压大致等于外界环境气压。在标记24处的上升管将颗粒流束运送到适当的高度，在此约为5 米；此后上升管继续呈大致水平的管。在标记26处，空气管由倾斜并 緩慢斜向下的具有透气孔样式的分隔板33隔开。这样，空气流的一部 分可被转移至支路管28，而所关心的颗粒不能通过这些孔。另一方面， 基本不关心的小颗粒如尘埃可以通过这些孔。该特征使得可以调整分隔板下的空气速度。分隔板之前的空气速度在20-30米/秒范围内，而 在检测区域空气速度在10-20米/秒范围内。通过一定的离心力，关心 的颗粒被迫沉降，随后接近标记30处的垂直壁，并基本趋于在大约水 平的方向将其宽的区域转向图中的右侧。离心力和通过板排出的空气都有助于定向合格颗粒。其结果是形 成单层良好定向的"好"颗粒，这样其中一大部分将被接受。另一方面， 对"坏，，颗粒的效果不需考虑，这是因为通过下文中讨论的光学测量就 能够由于其不合格而挑出。本发明者已经发现上述定向颗粒的方式便 宜，简单且成功率高。在标记30之下，在颗粒基本垂直运动过程中，通过光学检测并随 后在检测/分离管道40内移向右侧(或可选择地，移向左侧，或其他
方向)，从而对不想要颗粒进行分离，该操作在图2中更清楚地表示。 尽管优选在垂直方向，然而管道方向以及因之的颗粒运动方向可以与 垂直方向有一些偏离认为+/-15°将总能接受，无论如何，+/-5°将得到 好的结果。也可采用多少有些类似的偏离直线的运动。在标记32处， 颗粒流保持且支路空气流28再次合流。标记32的下游处，有用的颗 粒在气动产品分离装置34中从系统中移出，用于进一步的处理，这在 此不作考虑。气动产品分离器34排出的空气流经另外的管道和主驱动 气泵装置36。最后，所有管道在标记38处连接到先前讨论的颗粒供 给位置。通常，空气几乎没有损失，因此就几乎无需补充空气，这样， 整个过程在基本封闭的系统中进行空气在和有用颗粒一起在气流产 品分离器34处或通过空气排放管排出之前，气体将循环几次，所述空 气排放管连接在回路上，空气进入废气处理装置。这降低了整体噪音 水平，也降低了系统外尘埃集中程度过高的危险。现在，尽管图示的优选实施例在颗粒下落运动中进行分拣，原则 上，其他直线布置可以令人满意的方式操作。如果主运动是水平的， 不合格颗粒的去除可以基本沿水平方向，基本沿垂直的方向，或沿其 他方向实现。如果主运动是上升或下降，则可以设计出各种几何结构， 其也依赖于气体速度、通道尺寸、合格和/或不合格颗粒的性质等。图2示出了本发明特有分拣设备的一部分的放大图，特别示出了 图1中的部件28、 30和40。特别是，注意在分隔板50 (在图1中用 数字33表示)处向下倾斜的路线，该路线使颗粒以降低的空气速度或 多或少"接近"壁30，该空气速度在10到20米/秒范围内。尽管在图中 板50的向下倾斜是平面，然而所述倾斜优选呈圓柱形朝向壁30。经 过分隔板50的气流将有助于这种"接近"。在50处的部分和特有的选 择设备之间的过渡应当较短以维持颗粒的方向；在该实施例中，约为 总系统高度的10%，或约为35厘米。管道40垂直部分的截面基本为 正方形或矩形。现在，特有的选择通过双侧背景照明光源进行，所述照明光源如 灯56、双侧窄束颗粒灯54、双面镜53和双侧直线摄像机52。采用这 种方式颗粒可被很好地区分，因为背景的性质可制成相对明显地突出 于颗粒的特性，如强度和颜色。从光学检测单元如摄像机的水平线的 输出信号在未图示的处理设备中进行处理，该处理设备可通过关联的 连续扫描，测量总的暴露颗粒的面积，并去掉被认为不在颗粒形状的 标准范围内的颗粒，以适当方式测量颗粒形状。通过相对较低的空气 速度，可得到的数据处理时间间隔可以保持足够长用于适当功率的计 算机。如果颗粒形状较好，且颜色或其他性质可能也较好，颗粒沿垂直方向向下行进。然而如果颗粒被认为较差，则颗粒将在标记58处通过 抽吸被移向右侧。通过负压抽吸，不会在下落管道中引入过多的空气 运动和不想要的湍流。特有的去除操作可进一步由气体喷嘴66实现或 支持，该气体喷嘴即刻被启动用于通过标记58处的开口喷射颗粒；这 使得不合格颗粒在水平方向离开，所述水平方向在颗粒分离之前基本 横过其主要运动。如同检测/分离管道40的垂直方向一样，去除过程也可稍微偏离 水平方向，如偏离+/-15°。无论如何，紧接着通过出口 58的特有去除 操作后，重力和/或主要空气运动将使不合格的颗粒落下。事实上，在 标记60处，有孔板分离出通向废料仓64的废料管，而由泵70通过负 压抽吸的大量空气流将在标记62处被引入封闭系统的另一部分或其 他位置。在另一实施例中，所述空气流可在标记62附近重新进入支路 管28,并因此仍保持在整个系统中。在标记68处，两个主要空气流 28， 72再次合流。该合流也可选择发生在图l所示的气动分离装置34 之后。为了清楚，不对气动分离装置进行过多讨论，因为由气动分离 装置去除颗粒对工业生产中气动颗粒领域的技术人员来说是公知的。图3示出了管道40的物品运送通道壁41，具有延伸部分42以保 证颗粒不会沿通道壁移动。已经发现这样会使颗粒的速度更均勻，这 样在喷嘴66位置处到达的特殊颗粒可被更准确地预知。颗粒确实不会 因沿壁的强摩擦力而延迟。延伸部分会影响流动气体的边界层，且可 能看起来与鱼鳞类似。它们的高度(垂直于壁)在0.5到2.5毫米范围 内，而它们的面积(沿管道壁)为几平方毫米。对壁进行机械加工将 很容易制造出。图4示出了本发明另一种分拣系统的整体结构。和在图1中一样， 图a为侧视图，图b为俯视图。供料传动机20将物品输送到振动板 46中，在该振动片上形成物品的均匀层，并随后将物品供给到快速带 传送器47上，从而降低物品层的厚度。这些物品接着被输送到进料滑 槽21，物品在标记30下进入位于外壳86内的检测/分离管道40。管 道40又形成准封闭系统的一部分，该准封闭系统包括将管道40连接 到气动产品分离装置34的管41, 42，该气动物品分离装置连接到气 泵装置36。这样，物品由管42内形成的负压吸入管道40内。图5是图4所示系统一部分的放大图，包括点30下的管道40和 滑槽21。管道40的上部在约1米的长度上在侧面与套管84相邻，该 套管通过节流阀83在85处将渗漏的空气流供入管道40，在85处下 面，管道40具有长度如约0.5米的另一部分，进行杂质和不想要物品 的检测和分离。所述渗漏的空气流的效果如图6所示。图6示出了图5所示部分在不同高度的两个横截面。图6中的图 a和图b分别在图5中点85之上和点85之下的位置截取。在管道40 的上部(参见图6a)，颗粒99存在于管道40的整个截面上，其主要 方向平行于管道40的壁41。在水平面85下面，渗漏的空气流被引入 管道40，沿其壁流动并在管道40内形成较小宽度的分隔室49,颗粒 99被限定在分隔室49内。这有几个优点。第一，在水平面85处之下 包含透明部分的管道40的壁没有可以防碍检测的杂质。第二，颗粒 99的层具有更均匀的速度分布，这对在发现坏颗粒和将其分离的时刻 之间能够准确计时很重要。第三，集中在颗粒99中变得更容易，因为 颗粒99的流束层厚度减小，该厚度与图6b中分隔室49的宽度相应。在水平面85之下(再次参见图5)，颗粒的检测和分离在外壳86 内进行。检测通过两个光学检测系统进行，在该实施例中为两个摄像 机52，这些摄像机用于观察来自管道40内的颗粒的反射光。两个辐 射源，此处采用灯80为每个摄像机52在颗粒流上投射成角度的光线，
在此为光或光束，以降低可能存在的阴影效应，如果有的话。辐射单元81包括发出放射线的LED(即发光二极管)，在该实施例中为白光， 其为光学检测系统如该实施例中的摄像机52提供了参考辐射光束。检 测后，不想要颗粒的去除由气体喷嘴66完成，通过喷嘴，这些颗粒被 喷射进入管道40的侧室91，该侧室通过管93连接到废弃物室(reject enclosure)和独立的气泵，后面二者都未在图中示出。抗逆流装置92 在此包括负压装置62的所谓蜗壳结构，防止排出的颗粒重新进入管道 40中。另外，室91可以有利地具有过压阀，也未在图中示出，该过 压阀有助于在压力波动时防止排出的颗粒重新进入。过压阀可以具备 颗粒过滤器，并可以和连接到管道93上的泵一起使用或代替这种泵使 用。通风器可以取代过压阀连接到室91上。现在，本发明已经参考最优实施例被公开，本领域技术人员可以 想到在不超出所附权利要求的范围可对其进行大量改进和改变。例如， 光学检测和随后的选择可以在基本垂直上升的空气流中进行。进一步，整个装置可以基于开放的通道结构。这样就不需要各种 气体输入/输出平衡配置。在那种情况下，传送带20 (图1)可以直接 送料给图2中的管道30。在该实施例中，灯被用于光学检测，采用一 个或多个激光束同样也是可行的。另外，该结构在图2中的标记68 之前的检测/分拣通道的下游端可能只需要气体抽吸装置。很明显，这 与图2所示实施例相比会产生低成本结构。因此，该实施例应当被看 作示例性的，除了在权利要求中所述的内容外，这些实施例不应解释 为任何限制。最后，应当注意，各个实施例中的元件可以相互结合。图5中的 单元例如可以用在图1的系统中，图2的支路可以用在图4的系统中， 图2的单元的细节可以用在图5的单元中，并且反之亦可。
权利要求
1.一种用于分拣变尺寸的大致扁平且轻质的物品的气动流束的方法，所述方法通过进行检测、由此发现不合格物品、并将其从该流束中去除而进行，其中，在所述物品的基本直线运动的过程中，进行所述检测和所述分拣，并且通过沿大致横向于所述直线运动的方向驱动的气体，进行所述去除操作。
2. 如权利要求l所述的方法，其中，所述直线运动基本垂直，并 优选沿下落方向。
3. 如权利要求l所述的方法，其中，在所述检测前通过改变物品 的运动方向所产生的力对所述物品定向，在向所述直线运动的过渡中， 所述力使所述物品朝着倾斜壁定向。
4. 如权利要求1或2所述的方法，特别选定尺寸用于分拣烟草产 品，如烟叶或烟叶部分或烟梗，其中该检测是光学检测。
5. —种装置，其包括一种分拣设备，所述分拣设备用于通过采用 检测设备分拣变尺寸的大致扁平且轻质物品的气动流束，所述检测设 备启动去除设备，用于在发现不合格物品时将其从该流束中去除，其中，所述装置的所述检测设备(52， 53， 54， 56)和所述分拣 设备设置成用于在所述物品进行基本直线运动时操作，并且所述去除 设备(58, 66)设置成用于通过沿基本横向于所述直线运动的方向驱 动的气体来去除不合格物品。
6. 如权利要求5所述的装置，其中，所述直线运动基本垂直，并 优选沿下落方向。
7. 如权利要求5所述的装置，其中，定向设备(26)位于所述检 测设备之前，该定向设备用于通过由改变物品运动方向而产生的力和/ 或空气抽吸力对所述物品定向，所述力使所述物品朝着倾斜壁定向， 所述倾斜壁起着向直线运动段过渡的作用。
8. 如权利要求5或6所述的装置，特别选定尺寸用于分拣烟草的 烟叶或烟叶的部分，且该检测设备是光学检测设备。
9. 如权利要求5或8所述的装置，其中，所述检测设备和所述去 除设备沿所述物品的下落方向按顺序布置。
10. 如权利要求5所述的装置，基于用于移动所述物品的基本封 闭的通道系统。
11. 如权利要求5所述的装置，其中所述去除设备(58, 66)包 括由颗粒运送通道供送的气体抽空设备(62)。
12. 如权利要求ll所述的装置，其中，所述去除设备包括气体吹 出设备(66)，用于启动所述去除操作。
13. 如权利要求5所述的装置，其中，所述去除设备包含废弃物 室(64)和重新连接到所述封闭通道系统的气体循环管道(28)。
14. 如权利要求7所述的装置，其中所述倾斜壁连接到气体输送 设备，该气体输送设备循环输送的气体到下方合流点(68),其通过承 载由所述装置输送的有用颗粒的输出气流供送。
15. 如权利要求5所述的装置，其中，具有所述检测和分拣设备 的物品运送通道(40)包括壁上的延伸部分(42)，用于阻止所述物品 沿通道壁(41)移动。
16. 如权利要求5所述的装置，其中，具有所述检测和分拣设备 的物品运送通道(40)进一步具有气流装置(83， 84),其进行操作从 而将所述物品限定在通道(40)中更小的室内。
全文摘要
本发明涉及一种用于分拣变尺寸的大致扁平且轻质物品的气动流束的方法和装置，通过检测，优选采用光学法，由此发现不合格的物品，将其从流束中去除。特别是，检测和分拣在物品基本直线运动中进行。去除操作是通过在基本横向于所述直线运动的方向上驱动的气体进行的。有利的，在进行检测之前，通过离心力对物品进行定向，该离心力将所述物品靠着倾斜壁定向，从该倾斜壁物品过渡到垂直运动。还有气流装置(83，84)可被用来将物品限定在薄层内。
文档编号A24B1/04GK101132867SQ200580036919
公开日2008年2月27日 申请日期2005年10月19日 优先权日2004年11月1日
发明者M·马丁, R·C·W·范胡克, T·M·A·范德拉克 申请人:克马斯有限公司;范胡克机械制造有限公司